[实用新型]一种基于钙钛矿型氧化物的化学链循环制氧系统

说明书

本实用新型属于水下密封空间制氧技术领域，并具体公开了一种基于钙钛矿型氧化物的化学链循环制氧系统，包括气体净化鼓入装置、水蒸气发生装置、第一反应管和第二反应管，气体净化鼓入装置用于对燃烧尾气进行净化，并将净化后的气体送入第一反应管或第二反应管中，水蒸气发生装置与换热器相连，该换热器用于将低温水蒸气加热成高温水蒸气并送入第一反应管或第二反应管中；所述第一反应管和第二反应管交替循环发生氧化反应和还原反应。本实用新型有效控制了CO₂的排放，并生成了对乘员有益的气体O₂，具有成本低、能耗低、隐蔽性高等优点，适用于潜艇、深海探测器等具有水下动力装置等领域。

技术领域

本实用新型属于水下密封空间制氧技术领域，更具体地，涉及一种基于钙钛矿型氧化物的化学链循环制氧系统。

背景技术

现代水下动力装置长期在水下工作，要完成如潜伏、探测、侦察、攻击、防卫等多项任务，需要乘载多名乘员。由于水下动力装置时常连续数月不浮出水面，则其对氧气资源的获取显得尤为重要。同时，水下动力装置里发动机燃烧尾气的排放是一个比较大的问题，其热量高，需要冷却后再排放，如果直接排放到舱外，未燃尽氧气和二氧化碳会形成尾迹，从而大大降低隐蔽性。因此，针对水下动力装置的工作环境，设计一种新型的制氧，并增加余热利用的装置，对降低水下动力装置的燃气排放温度，同时提升乘员环境的空气质量的课题具有较高的研究意义。

现有技术中对于水下密封空间制氧存在两种常见的装置：一种是过(超)氧化物制氧，另一种是电解水制氧。过(超)氧化物制氧使用的过(超)氧化物与含有CO₂的水蒸气的空气接触，吸收空气中的CO₂产生O₂，但是过(超)氧化物再生药剂在吸收了含水蒸气的CO₂后，会发生膨胀与糊化现象，其反应效率显著降低。因此，对于高温高湿的海洋环境，过(超)氧化物利用效率低、成本高。另外，过(超)氧化物具有强氧化性，其颗粒挥发到大气中不仅对设备具有腐蚀性，对人体的呼吸系统也会产生损伤，给气体环境控制带来不利因素。而电解水制氧的耗电量较大并且成本较高。

综上来看，无论哪一种水下密闭空间制氧装置，都存在成本高昂、无法提高隐蔽性等问题。相应地，本领域急需对水下密封空间的制氧装置作出进一步的研究和改进，以便更好地满足现代水下密封装置对于氧气的多种需求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种基于钙钛矿型氧化物的化学链循环制氧系统，其利用尾气中的CO₂和高温热量，并以钙钛矿型氧化物为释氧材料，应用化学链工艺实现连续捕获CO₂，且同时制取O₂，有效控制了CO₂的排放，并生成了对乘员有益的气体O₂，具有成本低、能耗低、隐蔽性高等优点，适用于潜艇、深海探测器等具有水下动力装置等领域。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种基于钙钛矿型氧化物的化学链循环制氧系统，包括气体净化鼓入装置、水蒸气发生装置、第一反应管和第二反应管，其中：

所述气体净化鼓入装置用于对燃烧尾气进行净化，并将净化后的气体送入装有钙钛矿型氧化物的第一反应管或第二反应管中参与氧化反应，所述水蒸气发生装置与换热器相连，该换热器与水蒸气发生装置产生的水蒸气进行换热，并将换热后的水蒸气送入第一反应管或第二反应管中参与还原反应；

所述第一反应管和第二反应管交替循环发生氧化反应和还原反应，当第一反应管进行氧化反应时，第二反应管进行还原反应，当第一反应管进行还原反应时，第二反应管进行氧化反应。